將插入件插入面板制品的方法和系統(tǒng)、由此生產(chǎn)的面板制品以及對所插入的插入件進行 ...的制作方法
【專利說明】將插入件插入面板制品的方法和系統(tǒng)、由此生產(chǎn)的面板制品以及對所插入的插入件進行拉伸測試的方法和系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明涉及一種將插入件插入面板制品的方法和系統(tǒng)、使用該方法或系統(tǒng)生產(chǎn)的面板制品或面板制品裝置以及面板制品安裝在其中的飛機或航天器。
[0002]相關(guān)面板制品通常采用輕型結(jié)構(gòu)生產(chǎn)。在這種情況下，面板制品的基材包括第一實施例中的多個采用盡可能彼此間隔開的布置的框架元件、或第二實施例中的多個具有蜂窩狀芯壁的蜂窩狀芯，其中蜂窩狀芯通常實施為橫截面平行于基材的表面的六邊形，以及蜂窩狀芯壁實施成基本上垂直于表面，并且擱置在蜂窩狀芯壁上的覆蓋層在不同情況下設(shè)置在或在兩側(cè)上的表面下方。盡可能多的自由空間保留在框架元件或蜂窩狀芯壁之間，并且包括自由空間的大容積面板制品跨越框架元件或蜂窩狀芯壁。框架元件或蜂窩狀芯壁的布置確保面板制品剛度足夠并且優(yōu)化成使自由空間和面板制品的容積最大、確保所需剛度并且使面板制品的重量最小。
[0003]為了在該面板制品的一個應(yīng)用中，另一部件或其它組件可固定在面板制品上，例如在第一實施例中而沒有損害框架元件，或在第二實施例中以用覆蓋層牢牢地錨定要固定的組件，插入件提供來插入面板表面中的各自凹口中并且市場可購得。插入件實施成使得固定部件或組件的固定件可接合在其上或其中的面板制品，類似于壁中的錨件，螺釘可作為固定件接合該錨件。固定件可例如是螺釘或鉤。插入件在此以前已經(jīng)手動插入凹口并嵌入在其中的泡沫中，用于永久錨定。這個過程是工作、時間和成本密集的，并且因此可僅在手動執(zhí)行過程的典型再現(xiàn)性的范圍內(nèi)重復到有限程度，并且承受插入件在面板制品中的錨定的承載能力未實現(xiàn)預定承載能力的風險。如果插入件在不足的承載能力情況下插入，其必須被去除，凹口必須重新挖掘，并且新插入件必須手動插入挖好的凹口并嵌入泡沫中。在不利的情況下，面板制品由于所插入的插入件具有不足承載能力而將變成不能用。
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種糾正或減少已知方法的缺點的方法和系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的目的因此是，在輕型結(jié)構(gòu)技術(shù)中，提供一種生產(chǎn)面板制品裝置并將插入件插入面板制品裝置的表面(中的凹口)的方法和系統(tǒng)，具有覆蓋和定位單元以及將覆蓋和定位單元連接到插入件的連接單元的安裝輔助套件(全部用于上述方法或系統(tǒng))，以及一種檢驗插入件和面板制品的表面(中的凹口)之間的連接的承載能力的方法和系統(tǒng)，該方法和系統(tǒng)使插入件能夠以可靠承載的方式再現(xiàn)地錨定到或在面板表面中并具有與輕型結(jié)構(gòu)一致的保證承載能力。
[0006]另外，本發(fā)明的目的是，根據(jù)目的使用方法或系統(tǒng)使面板制品裝置的生產(chǎn)能夠大規(guī)模生產(chǎn)，并且因此能夠在飛機或航天器中成本有效地利用或使用。
[0007]該目的根據(jù)分別如權(quán)力要求I或14的特征的生產(chǎn)面板制品裝置的方法或系統(tǒng)、如權(quán)力要求36的特征的覆蓋和定位單元、如權(quán)力要求45的特征的安裝輔助套件、分別如權(quán)力要求52或59特征的檢驗承載能力的系統(tǒng)或方法以及分別如權(quán)力要求64或68和69的特征的面板制品裝置或其可能用途的發(fā)明實現(xiàn)。
[0008]所聲稱的系統(tǒng)、裝置和方法的有利改善由相應(yīng)的獨立權(quán)利要求限定。
[0009]如所聲稱的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種生產(chǎn)面板制品裝置的方法，其中，提供了面板預制品，其具有至少一個凹口和至少一個插入件，所述至少一個凹口實施在面板表面中并具有邊界，至少一個插入件被提供來錨定在凹口之一中。根據(jù)本發(fā)明，該方法包括以下步驟:將插入件自動插入面板預制品的凹口以及用可固化或固化填充液自動填充插入件和凹口的邊界之間的中間空間。用可固化填充液填充中間空間致使插入件可靠錨定在面板預制品的凹口中。自動化插入和填充使方法能夠再現(xiàn)執(zhí)行并具有相對于所要錨定的插入件的承載能力的預定質(zhì)量。
[0010]面板預制品可采用輕型結(jié)構(gòu)生產(chǎn)。按照該方法生產(chǎn)的面板制品裝置可在飛機或航天器中安裝或使用。
[0011]該方法可包括固化或允許固化倒入中間空間的填充液。通過填充液的固化來實現(xiàn)將插入件牢固地安置并永久地錨定在面板預制品中。
[0012]填充液可以是泡沫狀或粘合劑狀的粘性液體。此外，填充液可通過具有電磁輻射、例如光或紫外線輻射的照射，通過具有方法相關(guān)的可控溫升的熱過程或在具有預定等待或固化時間的維護過程的范圍內(nèi)固化。尤其是如果使用泡沫狀液體，方法尤其適合用于輕型結(jié)構(gòu)技術(shù)中。
[0013]填充中間空間的步驟可包括在填充期間提供方法相關(guān)的可控數(shù)量的填充液。通過數(shù)量的合適選擇，僅足夠量的填充液按照填充中間空間所需的量消耗而不過多。因此節(jié)省了材料(填充液)和成本。
[0014]提供方法相關(guān)的可控數(shù)量的填充液的步驟還可包括以下:密封中間空間并提供用填充液填充中間空間的倒入孔和將多余填充液從中間空間排出的出口孔，以及通過倒入孔用填充液填充中間空間直到中間空間基本上完全充滿填充液。因此插入件錨定在面板預制品中的可靠性增加。
[0015]在填充中間空間的步驟中，當填充液通過出口孔從中間空間退出時，中間空間的填充可終止。在這種情況下，填充中間空間的步驟可包括通過傳感器單元監(jiān)測出口孔，其中傳感器單元可實施成當填充液通過出口孔退出時輸出信號。在這種情況下，用液體填充中間空間可由于信號從傳感器單元輸出而終止。因此節(jié)省了材料(填充液)和成本。
[0016]或者，填充中間空間的步驟可包括當預定量的填充液已經(jīng)通過倒入孔倒入時，終止中間空間的填充。在這種情況下，終止中間空間的填充的步驟還可包括通過監(jiān)測倒入持續(xù)時間或通過監(jiān)測面板制品由于倒入的填充液而增加的質(zhì)量或重量控制預定量的填充液的倒入。因此也節(jié)省了材料(填充液)和成本。
[0017]插入件可在插入凹口之前可拆開地連接到定位和密封定位單元。定位和密封定位單元可包括下側(cè)、延伸穿過單元的倒入孔以及延伸穿過單元的出口孔，并且插入件可以可拆開地固定在單元的下側(cè)上。這使插入件能夠精確地定位在凹口中并將中間空間或凹口相對于要倒入中間空間的填充液密封開。
[0018]在倒入中間空間的填充液固化后，可自動檢驗錨定在面板預制品中的插入件的預定承載能力是否已經(jīng)實現(xiàn)。在這種情況下，為了檢驗承載能力，測試拉力可施加到插入件，其中，測試拉力可定向成基本上垂直于面板表面并遠離面板表面，預定測試拉力可與預定連接強度相關(guān)聯(lián)，并且測試拉力在施加期間可增加至少直到預定測試拉力。承載能力的自動化檢驗使所生產(chǎn)的面板制品裝置能夠確保均勻高質(zhì)量和可靠性。
[0019]如所聲稱的，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種生產(chǎn)面板制品裝置的方法，其中，提供了一種面板預制品，其具有至少一個凹口和至少一個插入件，所述至少一個凹口實施在面板表面中并具有界限，所述至少一個插入件被提供來錨定在凹口的至少一個中。系統(tǒng)包括插入件自動插入面板預制品的凹口的工具以及用可固化或固化填充液自動填充插入件和凹口的邊界之間的中間空間的工具。用可固化填充液填充中間空間致使插入件可靠地錨定在面板預制品的凹口中。通過自動插入和填充的系統(tǒng)，方法可再現(xiàn)地執(zhí)行并具有相對于要錨定的插入件的承載能力的預定質(zhì)量，以及具有預定承載能力質(zhì)量的插入件的面板制品裝置可采用大規(guī)模生產(chǎn)的方式生產(chǎn)。
[0020]系統(tǒng)可包括固化或允許固化倒入中間空間中的填充液的工具。插入件牢固地安置并永久地錨定在面板預制品中通過固化填充液實現(xiàn)。
[0021]自動化填充工具可包括具有將填充液倒入中間空間的倒入孔以及將多余填充液從中間空間排出的出口孔的密封和定位單元。密封和定位單元可定位成使得其可使用夾持單元放置在面板表面上。密封和定位單元可包括下側(cè)、延伸穿過密封和定位單元的倒入孔以及延伸穿過密封和定位單元的出口孔。密封和定位單元還可包括下側(cè)并且可實施成使得插入件可以可拆開地固定在下側(cè)上。這使插入件能夠精確地定位在凹口中并將中間空間或凹口相對于要倒入中間空間的填充液密封密封開。
[0022]倒入孔可在密封和定位單元中實施在倒入位置處，該倒入位置選擇成使得當密封和定位單元擱置在面板表面上時倒入孔與中間空間的第一局部空間區(qū)域流體連通。在這種情況下，密封和定位單元中的出口孔可在實施在出口位置處，該出口位置選擇成使得當密封和定位單元擱置在面板表面上時出口孔與中間空間的第二局部空間區(qū)域流體連通。在這種情況下，第二局部空間區(qū)域也可使用穿過中間空間的流路與第一局部空間區(qū)域流體連通，其中，流路基本上到達與第一和第二局部空間區(qū)域互補的中間空間的所有局部空間區(qū)域。中間空間基本上完全充滿填充液通過倒入和出口孔的這種布置可靠地實現(xiàn)。
[0023]密封和定位單元可包括中間部分，插入件可以可拆開地固定在該中間部分的下側(cè)上，以及包圍中間部分的邊緣部分，倒入孔和出口孔實施在該邊緣部分中。在這種情況下，密封和定位單元的中間部分布置在倒入孔和出口孔之間。具有倒入和出口孔的密封和定位單元的這種實施方式還有助于填充液可靠并且基本完全充滿中間空間。
[0024]密封和定位單元可實施成使得，當其擱置在面板表面上時，相對于填充液流體緊密的密封實施在面板表面與密封和定位單元之間。填充液從中間空間退出因此在填充過程中被阻止。因此也提供了關(guān)于倒入的填充液退出的屏障或反向壓力，使得填充液可基本上完全充滿中間空間。
[0025]中間部分可相對于邊緣部分從密封和定位單元的下側(cè)突出預定突起高度在這種情況下，突起高度可選擇成使得當邊緣部分的下側(cè)擱置在面板表面上時，固定在中間部分的下側(cè)上的插入件位于凹槽中的所需預定位置上。中間部分的突起高度具有插入件可靠地不通過其上側(cè)突出離開凹口超過面板表面或由此限定的平面的效果。
[0026]優(yōu)選弱粘性的粘合劑膜可涂敷到密封和定位單元的下側(cè)，具體地在密封和定位單元的邊緣部分中。粘合劑膜具有密封和定位單元在其放置在面板表面上的狀態(tài)下或在用填充液填充中間空間的期間不在面板表面上滑動的效果。
[0027]覆蓋和定位單元可由例如C-PET或PMMA的透明材料制成。填充液倒入中間空間的過程可因此通過單元光學上或視覺上觀察，如果需要的話。
[0028]系統(tǒng)還可包括可拆開地將密封和定位單元連接到插入件的連接單元。連接單元可以可致動成將密封和定位單元連接到插入件和將密封和定位單元從插入件拆開。連接單元可具有夾持部分，該夾持部分可實施成使得其可通過連接夾持單元可拆開地夾持。這些實施例有助于使使用系統(tǒng)實施的方法相對容易可自動化，并允許插入件在插入凹口的過程中用良好的再現(xiàn)性精確地定位在凹口中的適當位置。
[0029]密封和定位單元可具有孔，該孔具有例如靠近表面的圓周或部分圓周倒鉤，并且可實施成通過連接單元自動導向。連接單元可實施為專用螺釘。專用螺釘可具有螺釘環(huán)，當螺釘被引導穿過孔時，該螺釘環(huán)與倒鉤或多個倒鉤相互作用，使得隨著螺釘被引導穿過，螺釘環(huán)滑過倒鉤，而當螺釘被拉出時與倒鉤接合。
[0030]連接單元(例如，專用螺釘)可具有一個或多個在單元頭(例如，螺釘頭)上的標記。具體地說，中央標記可設(shè)置在螺釘頭的上側(cè)上，以及/或施加在螺釘頭上的圓環(huán)上并且可彼此不同的一個或多個標記可提供。中央標記可用于，例如，如果使用光學成像單元的話，確定連接單元或包括連接單元、覆蓋和定位單元以及插入件的組合件的位置。施加在螺釘頭上的圓環(huán)上并且可彼此不同的一個或多個標記可用于，例如，如果使用光學成像單元的話，確定連接單元或組合件的旋轉(zhuǎn)角度定向。
[0031]例如，密封和定位單元可具有布置在其圓周上的例如呈凹陷形式的一個或多個圓周標記圓周標記可用于將密封和定位單元相對于要連接到密封和定位單元的插入件移到預定、可再現(xiàn)旋轉(zhuǎn)位置上。旋轉(zhuǎn)位置可選擇成使得密封和定位單元的倒入孔和出口孔布置定位成與插入件的相應(yīng)倒入和出口通孔對準。
[0032]插入件的表面可大于密封和定位單元的中間部分并且當插入件與密封和定位單元彼此相連時可部分地或完全交疊其邊緣部分。為此，插入件也可具有實施在其上側(cè)上的其表面中的通孔，例如上述的倒入和出口通孔。在這種情況下，將確保，當建立插入件與密封和定位單元的連接時，插入件的上側(cè)中的倒入通孔和出口通孔與密封和定位單元中的倒入孔和出口孔對準。上述密封和定位單元上的圓周標記可用于更容易實現(xiàn)孔與通孔的對準。
[0033]插入件以及密封和定位單元可實施成使得它們通過具有標準尺寸的連接單元可彼此相連并實施為在連接狀態(tài)下的組合件。例如，如果連接單元實施為螺釘(專用螺釘)的話，螺釘可具有螺紋，該螺紋具有標準尺寸，例如M4、M5或M6。
[0034]密封和定位單元中的倒入孔或出口孔可實施為倒入通道或為出口通道。倒入通道可具有倒入通道延伸部，該倒入通道延伸部延伸直到倒入通孔，即當密封和定位單元放置在面板表面上時，到面板表面下方。相應(yīng)地，出口通道可具有出口通道延伸部，該出口通道延伸部延伸直到插入件的出口通孔，即當密封和定位單元放置在面板表面上時，在插入件的插入狀態(tài)下，向下到面板表面下方。當密封和定位單元在填充液倒入中間空間后提離面板表面時，通道延伸部可使用，以便填充液的撕開邊界在插入件的通孔內(nèi)并因此在面板表面下方且不突出超過面板表面。
[0035]插入工具可包括密封和定位單元、連接單元以及包括連接夾持單元的第一臂單元。在這種情況下，第一臂單元可實施成并可觸發(fā)成使得其可抓持、移動、定位在預定位置中，并松開由密封和定位單元、連接單元以及可拆開地固定在連接單元上的插入件實施成的組合件。在這種情況下，連接夾持單元可包括夾持部分并可通過第一臂可觸發(fā)成使得其可與連接單元的夾持部分相互作用并以這樣的方式可抓持、移動、定位和松開組合件。這些實施例有助于使用更容易可自動化的系統(tǒng)實施的方法。
[0036]系統(tǒng)可包括具有致動連接單元的致動單元的第二臂單元。在這種情況下，致動單元可實施成使得其可與連接單元相互作用。在這種情況下，致動單元還可實施成并通過第二臂單元可觸發(fā)成使得其可致動連接單元以將密封和定位單元連接到插入件并將密封和定位單元從插入件拆開。這些實施例也有助于使用相對容易可自動化的系統(tǒng)實施的方法。
[0037]填充工具還可包括可觸發(fā)和可定位的計量機器人，該計量機器人具有用于儲存預定儲存量的可固化填充液的液體儲存容器以及排出填充液的出口孔。系統(tǒng)可包括計量單元，該計量單元可使用控制信號觸發(fā)，用于開始和終止填充液從計量機器人排出。這些實施例也有助于使用容易可自動化的系統(tǒng)實施的方法。
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